Fredricksen, bocah yang hobi bertualang dan mengidolakan seorang petualang Amerika yang terkenal. Ellie, anak perempuan yang juga mempunyai hobi dan idola yang sama dengan Fredricksen. Mereka bertemu dan menjalin pertemanan hingga dewasa dan menikah. Sejak kecil Ellie memiliki impian bisa membangun rumah di atas Paradise Fall (Air Terjun Surga) yang ada di Amerika Selatan. Ellie menggambar impiannya tersebut di dalam buku petualangannya. Sampai mereka tua dan tahu bahwa Ellie tak bisa mempunyai anak, Fredricksen yang sangat mencintainya ingin mengembalikan kebahagiaan Ellie. Dia ingin mewujudkan impiannya Ellie. Dari uang tabungannya bekerja sebagai penjual balon gas, Fredricksen mempersiapkan kejutan buat Ellie. Namun sayang Ellie keburu meninggal dan meninggalkan Fredricksen seorang diri. Karena sangat menyayangi rumahnya yang begitu banyak meninggalkan kenangan-kenangan indah bersama istrinya, Fredricksen tidak mau menyerahkan rumahnya ini kepada pebisnis yang ingin membangun gedung di atas tanah rumahnya. Jadinya Fredricksen tinggal dirumahnya dengan dikelilingi alat-alat berat yang sedang bekerja. Hingga suatu hari dia terkena kasus yang mengharuskan dia berurusan dengan pengadilan dan pengadilan menang sementara Fredricksen harus merelakan rumahnya pada pebisnis yang mengelola gedung dan dianya sendiri akan tinggal di panti jompo. Tak mau menyerahkan rumahnya begitu saja ternyata Fredricksen sudah mempersiapkan rencana. Tiba-tiba saja saat dua petugas jompo mau menjemputnya di pagi hari, menyembul ribuan balon di atas cerobong asap rumahnya dan perlahan mengangkat rumahnya ke atas lalu terbang. Ternyata itulah kejutan yang disiapkan oleh Fredricksen untuk Ellie seandainya dia masih hidup dan membawanya terbang ke Air Terjun Surga.
Fredricksen tidak pergi sendirian. Dia ditemani oleh seorang bocah pramuka yang sebelum hari keberangkatannya mengetuk pintu rumahnya. Dan anak itu sekarang terbang bersamanya. Anak itu bernama Russel. Bersama dialah Fredricksen memulai petualangannya ke Amerika Selatan, ke Paradise Fall. Banyak sekali hal-hal seru yang mereka lalui hingga meraka melihat dengan kepala mata sendiri Air Terjun Surga. Petualangan seru mereka dimulai di sini. Bagaimana Fredricksen harus bertemu dengan petualang idolanya semasa kecilnya dan berubah menjadi musuhnya di hutan sana. Bagaimana Fredricksen belajar banyak dari seorang bocah seperti Russel yang secara tidak langsung mengajarinya tentang ‘berjanji’, arti sebuah pertemanan, dan pengorbanan. Kesimpulannya film ini sarat akan pelajaran. Pelajaran hidup tentunya. Cross your heart!
